PENGARUH PEMBASAHAN BERULANG TERHADAP PARAMETER KUAT GESER TANAH LONGSORAN RUAS JALAN TAWAELI TOBOLI

PENGARUH PEMBASAHAN BERULANG TERHADAP PARAMETER KUAT GESER TANAH LONGSORAN RUAS JALAN TAWAELI – TOBOLI Hendra Setiawan **

Abstract Tawaeli-Toboli road is an arterial road together with the trans sulawesi road which has an important function in transportation of central sulawesi. Landslide disaster and slope failure which frequently occur in the rainy season is the main problems in this road. Tawaeli-Toboli road traverses a complicated terrain formed by mountain ranges with steep slope angle. The influence of rewetting processed on soil shear strength were done by direct shear test. The results showed that rewetting processed able to decrease soil shear strength. Keyword:landslide, slope failure, Tavaeli-Toboli 1.

Pendahuluan Suatu keruntuhan yang umum terjadi di Indonesia khususnya dalam rekayasa sipil adalah masalah longsoran. Curah hujan yang tinggi merupakan penyebab kelongsoran tanah, baik dengan mengikis suatu lapisan pasir, melumasi batuan ataupun meningkatkan kadar air suatu tanah sehingga mengurangi kekuatan geser. Permukaan tanah yang berbeda ketinggiannya akan menghasilkan komponen gravitasi dari berat yang cenderung menggerakkan massa tanah dari elevasi yang lebih tinggi ke elevasi yang lebih rendah. Bilamana terjadi tanah longsor, maka kekuatan geser tanah telah dilampaui; yaitu perlawanan geser pada bidang gelincir tidak cukup besar untuk menahan gayagaya yang bekerja pada bidang tersebut Salah satu poros jalan yang sering mengalami longsor adalah pada ruas jalan Tawaeli – Toboli. Sebagian besar poros jalan ini berada pada daerah pegunungan dengan sudut lereng yang curam. Studi menyangkut longsoran pada kawasan tersebut menjadi penting, mengingat ruas jalan Tawaeli – Toboli merupakan jalan trans Sulawesi yang mempunyai fungsi strategis dalam transportasi khususnya di Sulawesi Tengah. Dalam bidang teknik sipil longsoran merupakan masalah yang penting terutama pada jalan-jalan yang berada pada daerah pegunungan. Penelitian yang serius mengenai masalah ini di Sulawesi Tengah belum banyak dilakukan dan cenderung dianggap sebagai bencana alam. Seperti pada ruas *

jalan Tawaeli – Toboli di mana longsor sering terjadi terutama pada musim penghujan, dan longsoran yang terjadi mengakibatkan penyempitan badan jalan, baik karena longsoran pada lereng atas jalan yang menutupi badan jalan maupun akibat longsornya bahu jalan maupun badan jalan itu sendiri. Maka penulisan ini merupakan salah satu upaya untuk mendapatkan data guna mempelajari longsoran pada daerah tersebut. 2. Tinjauan Pustaka 2.1 Umum Longsoran adalah suatu kondisi di mana massa tanah bergeser melalui suatu bidang tertentu dari posisi yang lebih tinggi ke posisi yang lebih rendah. Longsoran terjadi bilamana tegangan geser pada setiap bidang longsor yang terjadi lebih besar daripada tahanan gesernya. Tahanan geser tergantung pada kekuatan geser tanah yang sangat dipengaruhi terutama oleh kandungan air di dalam tanah tersebut. Massa tanah dalam kondisi jenuh air mempunyai kekuatan geser yang paling rendah. Karena meningkatnya bobot massa tanah dengan bertambahnya kadar air tanah. Masalah kelongsoran khususnya di Indonesia, sering terjadi disebabkan keadaan geografi di beberapa tempat yang memiliki curah hujan cukup tinggi dan daerah potensi gempa. Curah hujan yang tinggi, dianggap sebagai faktor utama penyebab kelongsoran. Secara umum tanah longsor sudah sering dilihat dan telah diketahui bentuknya. Tanah

Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Tadulako, Palu

Pengaruh Pembasahan Berulang Terhadap Parameter Kuat Geser Tanah Longsoran Ruas Jalan Tawaeli - Toboli

longsor bergerak pada suatu bidang tertentu yang disebut bidang gelincir (slip surface) atau bidang geser (shear surface). Bentuk bidang gelincir ini sering mendekati busur lingkaran dan tanah longsor tersebut disebut “rotational slide” yang bersifat berputar. Ada juga tanah longsor yang terjadi pada bidang gelincir yang hampir lurus dan sejajar dengan muka tanah dan tanah longsor ini disebut “translational slide” yang bersifat bergerak dalam suatu jurusan. Tanah longsor semacam ini biasanya terjadi jika terdapat lapisan agak keras yang sejajar dengan permukaan lereng. Pada gambar 1 diperlihatkan contoh dari kedua macam longsoran ini. Istilah “deep” (dalam) dan “shallow” (dangkal) juga kadang – kadang dipakai untuk menggambarkan macam suatu tanah longsor, seperti terlihat pada gambar 1.

2.2 Kuat Geser tanah Jika tanah dibebani, maka akan mengakibatkan tegangan geser. Apabila tegangan geser mencapai harga batas, maka massa tanah akan mengalami deformasi dan cenderung akan runtuh. Keruntuhan geser dalam tanah adalah akibat gerak relatif antara butir – butir massa tanah. Kekuatan geser tanah terdiri dari 3 (tiga) komponen, antara lain sebagai berikut: 1. Geseran struktur karena perubahan jalinan antara butir – butir massa tanah. 2. Geseran dalam ke arah perubahan letak antara butir – butir tanah sendiri dan titik kontak yang sebanding dengan tegangan afektif yang bekerja pada bidang geser. 3. Kohesi atau adhesi antara permukaan butir – butir tanah yang tergantung pada jenis tanah dan kepadatan butirnya.

(a) Rational Slide - bidang gelincir berbentuk busur lingkaran Slip Surfice (bidang gelincir)

Lapisan yang lebih keras Slip Sueface (bidang gelincir) (b) Translation Slide - bidang geser hampir lurus Bidang gelincir yang dangkal

(d) Deep Slide

(c) Surface Slide

Bidang gelincir yang dalam

Gambar 1. Beberapa macam tanah longsor

“MEKTEK” TAHUN VII NO. 1 JANUARI 2005

29


2.3 Hukum Mohr dan Coulomb Teori kekuatan Mohr menyatakan bahwa keruntuhan akan terjadi dalam massa tanah tidak pada bidang dengan tegangan geser maksimum, tetapi pada suatu bidang di mana terdapat kombinasi yang kritis dari tegangan normal dan tegangan geser yang ditetapkan dengan menggunakan garis selubung kekuatan. Selanjutnya, hubungan fungsi antara tegangan normal dan tegangan geser pada bidang runtuhnya, dinyatakan menurut persamaan : s = f (σ) ..............................................(1) Kuat geser tanah adalah gaya perlawanan yang dilakukan oleh butir – butir tanah terhadap desakan atau tarikan. Sehingga Coulomb (1776) mendefinisikan fungsi f(σ) sebagai : s = c + σ tan φ .....................................(2) Dimana : s = kekuatan geser tanah c = kohesi tanah φ = sudut gesek dalam tanah σ = tegangan/tekanan normal pada bidang yang ditinjau Jika kekuatan dari tanah lebih besar daripada tegangan terhitung, maka massa tanah aman terhadap keruntuhan pada bidang yang ditinjau. Jika tegangan tersebut lebih besar daripada kekuatan tanah, maka akan terjadi keruntuhan. Jenis analisis seperti ini dinamakan analisis keseimbangan batas dan merupakan satu bentuk dari analisis plastis. Persamaan (2) ini disebut kriteria keruntuhan atau kegagalan Mohr – Coulomb, di mana garis selubung kegagalan dari persamaan tersebut dilukiskan dalam Gambar 2.

τ

Selubung Kuat

B

A

Ф

c σ Gambar 2. Kriteria kegagalan Mohr dan Coulomb Pengertian mengenai keruntuhan suatu bahan dapat diterangkan dalam Gambar 2.2. Jika titik A yang berada di bawah garis selubung kegagalan, mempunyai tegangan geser yang lebih

kecil daripada kuat geser bagi tekanan konsolidasi yang bersangkutan dan dengan demikian mempunyai faktor aman terhadap keruntuhan. Titik B yang terletak di atas garis selubung keruntuhan, adalah keadaan yang tidak mungkin terjadi karena tegangan gesernya lebih besar daripada kuat geser bagi tegangan normal yang bersangkutan (sebelum tegangannya mencapai titik B, bahan sudah mengalami keruntuhan). Keruntuhan geser akan terjadi jika tegangan – tegangan terletak pada garis selubung kegagalan. 2.4 Siklus Basah kering Tanah di lapangan secara alami mengalami siklus basah kering secara kontinyu tergantung pada fluktuasi cuaca dan perubahan musim. Pada umumnya tanah sangat sensitif terhadap pengaruh musim; terjadi retakan/rekahan pada musim kemarau, dan pada musim hujan retakan/rekahan tersebut akan menutup. Proses basah kering di laboratorium dilakukan dengan cara sebagai berikut; mengeluarkan contoh tanah terganggu (tak asli) yang ada dalam karung, kemudian diisi ke dalam cawan besar. Selanjutnya contoh tanah tersebut dijemur di udara terbuka, sehingga diperoleh kadar air kering udara. Menentukan kadar air asli yang diperoleh pada contoh tanah tak terganggu (asli). Kadar air tanah asli inilah yang dijadikan acuan untuk proses pembasahan berulang pada pengujian geser langsung (direct shear). Selanjutnya membasahi contoh tanah yang berada dalam cawan besar sedikit demi sedikit sampai mencapai kadar air asli. Setelah kadar air tanah telah mencapai kadar air asli, tanah dianggap telah mengalami satu kali siklus basah kering. Sampel siap untuk diuji geser langsung pada siklus pembasahan dan pengeringan sebanyak satu kali. Untuk siklus basah kering selanjutnya, tanah kembali dibiarkan berada di udara terbuka sampai kadar airnya turun dan seterusnya diberikan air sampai kadar airnya kembali ke kadar air asli. Pada penelitian ini diambil pada dua lokasi untuk jenis tanah yang berbeda, di mana pada setiap lokasi tersebut diambil tiga sampel. Untuk setiap sampel dilakukan pengujian geser langsung sebanyak tiga kali siklus basah kering. 3. Metode Penelitian 3.1 Lokasi pengambilan contoh tanah Yang menjadi obyek dalam penelitian ini adalah tanah longsoran. Lokasi pengambilan sampel pada ruas jalan Tawaeli – Toboli Kabupaten Donggala, Propinsi Sulawesi Tengah. Pemilihan lokasi tersebut dengan pertimbangan bahwa daerah


30


tersebut sering terjadi kelongsoran tebing, kerusakan konstruksi jalan dan kerusakan konstruksi lainnya. Di samping itu terdapat pula tebing – tebing dengan kemiringan yang cukup curam (45° - 80°), namun tidak dianggap berpotensi longsor karena terdiri dari tanah yang cadas dan cukup padat. Secara visual jenis tanah sepanjang ruas jalan Tawaeli – Toboli didapati pasir halus dengan campuran lanau, lempung dan sedikit batu – batu kerikil. Di beberapa bagian tebing juga ditunbuhi rerumputan. Contoh tanah diambil pada dua lokasi yang mengalami longsor berdasarkan konsep geologi klasifikasi jenis tanahnya yaitu jenis tanah Aluvium pada lokasi Km. 29 + 400 m dan jenis tanah Celebes Formation pada lokasi Km. 35 + 700 m. 3.2 Diagram alir penelitian Mulai

Latar Belakang

Studi Pustaka

Tujuan

Pengambilan / Persiapan Sampel

Pengujian Sifat Awal Asli Tanah Longsor

Proses Persiapan

Perlakuan Basah Kering

Pengujian Geser Langsung

Pengolahan data

Analisis Data

Kesimpulan dan Saran

Selesai

4. Hasil dan Pembahasan 4.1 Gambaran umum keadaan medan Pada ruas jalan Tawaeli – Toboli terdapat beberapa lokasi yang sering mengalami kelongsoran. Disamping itu terdapat pula tebing – tebing dengan kemiringan yang cukup curam, namun tidak dianggap berpotensi longsor karena terdiri dari tanah yang cadas yang cukup padat. Secara visual jenis tanah sepanjang ruas jalan tersebut didapati pasir halus dengan campuran lanau, lempung dan sedikit batu – batu kerikil. Contoh tanah diambil pada lokasi yang mengalami longsor berdasarkan jenis tanahnya. Adapun lokasi yang pernah mengalami kelongsoran diambil pada Km 29 + 400 di tiga titik pengambilan diberi label Aluvium A, Aluvium B dan Aluvium C. Dan lokasi yang kedua diambil pada Km 35 + 700 di tiga titik, diberi label CF A, CF B dan CF C. Pengambilan contoh tanah asli dilakukan dengan menggali sampai kedalaman 0,1 – 0,5 meter, dimana bagian topsoil yang mengandung kotoran/bahan – bahan organik dibuang. Pengambilan contoh tanah asli dilakukan dengan menggunakan tabung pengambil contoh tanah. Contoh tanah asli (undisturb) adalah contoh tanah yang diambil dalam keadaan asli, dimana kondisinya dijaga agar tetap dalam keadaan asli, seperti kadar air. Contoh tanah diambil dengan cara menumbuk – numbuk tabung kedalam tanah hingga tabung tersebut penuh dengan contoh tanah dan pada kedua ujung tabung ditutup dengan menggunakan cairan lilin, demi menjaga kondisi aslinya. Sedangkan contoh tanah tak asli (disturb) adalah contoh tanah yang diambil tanpa perlakuan khusus seperti halnya contoh tanah asli. Contoh tanah dapat diambil pada bagian permukaan tanpa harus menjaga keadaan asli tanah dengan menggunakan skop. 4.2 Data-data lapangan Untuk keperluan analisis dan interprestasi maka data lapangan telah diambil pada lokasi – lokasi yang ditinjau. Adapun data – data tersebut adalah seperti pada Tabel 1. 4.3 Hasil pengujian Kuat geser langsung Pengujian kuat geser langsung dilakukan terhadap contoh tanah tak asli (terganggu) untuk masing – masing lokasi dengan hasil yang dapat dilihat pada tabel 2.

Gambar 3. Diagram Alir Penelitian


31


Tabel 1. Data – data Lokasi No.

Jenis Tanah Berdasarkan Konsep Geologi

1. 2.

Aluvium Celebes Formation

Jenis Tanah Berdasarkan Analisa Saringan Pasir Berlanau Pasir Berkerikil

Lokasi Km. 29 + 400 Km. 35 + 700

Sudut Lereng (o) 65 70

Bentuk Bidang Longsor rotasi rotasi

Tabel 2. Hasil pengujian kuat geser langsung Contoh Tanah

Sampel A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3

Aluvium

Celebes Formation

Kering c 0,0722 0,0686 0,0663 0,0861 0,0780 0,0735 0,0825 0,0784 0,0789 0,0681 0,0641 0,0690 0,0628 0,0610 0,0672 0,0645 0,0650 0,0659

4.4 Hasil perhitungan Kuat geser tanah Dari hasil pengujian geser langsung untuk tanah tak asli (terganggu), maka dapat diperoleh nilai kuat geser tanah (s).

σ =

PV A

s = c + σ tan φ Diambil sebagai contoh untuk perhitungan, jenis tanah aluvium dengan kondisi sampel tanah kering pada tegangan normal (σ) = 0,2 kg/cm2 adalah : s = 0,0722 kg/cm2 + 0,2 kg/cm2 tan 35,983 ° = 0,2174 kg/cm2 Hasil perhitungan kuat gesar tanah selengkapnya dapat dilihat pada tabel .3. Dari hasil pengujian kuat geser langsung tanah longsoran ruas jalan Tawaeli – Toboli dapat

Basah φ 35,983 35,731 35,218 36,487 36,234 35,477 36,734 35,731 35,477 37,470 38,189 37,224 37,951 37,711 37,224 38,189 38,663 38,897

c 0,0520 0,0587 0,0672 0,0645 0,0668 0,0717 0,0654 0,0713 0,0578 0,0547 0,0565 0,0569 0,0583 0,0574 0,0511 0,0556 0,0480 0,0515

φ 24,887 24,252 23,927 23,282 23,605 24,252 25,202 25,520 23,605 26,450 27,371 26,142 26,757 27,067 27,673 27,583 27,973 28,276

diperoleh nilai kuat geser tanah rata – rata untuk jenis tanah pasir berlanau pada lokasi Km. 29 + 400 dengan pengujian di tiga titik terjadi penurunan kuat geser dari kondisi kering ke kondisi basah. Untuk sampel A terjadi penurunan sebesar 29,51%, sampel B turun sebesar 30,86%, dan sampel C turun sebesar 30,20%. Sedangkan nilai kuat geser tanah rata – rata untuk jenis tanah pasir berkerikil pada lokasi Km. 35 + 700 dengan pengujian di tiga titik juga terjadi penurunan kuat geser dari kondisi kering ke kondisi basah. Untuk sampel A terjadi penurunan sebesar 29,29%, sampel B turun sebesar 27,36%, dan sampel C turun sebesar 29,77%. Dari hasil perhitungan diperoleh untuk jenis tanah yang sama (pasir berlanau) pada kondisi kering memiliki kuat geser yang lebih besar daripada kondisi basah, demikian pula untuk jenis tanah pasir berkerikil Semakin besar nilai kuat geser tanah maka semakin kecil kemungkinan terjadinya longsor. Sehingga kemungkinan terjadinya longsor yang lebih sering yaitu pada kondisi basah.


32


Tabel 3. Hasil perhitungan kuat geser tanah (s) Kuat Contoh Kondisi Sampel Geser (s) Tanah A1 0,2174 A2 0,2125 A3 0,2075 Rata-rata 0,2125 B1 0,2340 B2 0,2246 Kering B3 0,2160 Rata-rata 0,2249 C1 0,2318 C2 0,2223 C3 0,2214 Rata-rata 0,2252 Aluvium A1 0,1448 A2 0,1488 A3 0,1559 Rata-rata 0,1498 B1 0,1506 B2 0,1542 Basah B3 0,1618 Rata-rata 0,1555 C1 0,1595 C2 0,1668 C3 0,1452 Rata-rata 0,1572 5. Kesimpulan 1. Dari hasil pengujian geser langsung terjadi penurunan nilai kuat geser tanah dari kondisi kering ke kondisi basah. Pada lokasi Km. 29 + 400 untuk jenis tanah pasir berlanau, untuk sampel A nilai kuat gesernya turun sebesar 29,51%, sampel B turun sebesar 30,86% dan sampel C turun sebesar 30,20%. Sedangkan pada lokasi Km. 35 + 700 untuk jenis tanah pasir berkerikil juga terjadi penurunan nilai kuat geser tanah dari kondisi kering ke kondisi basah. Untuk sampel A turun sebesar 29,29%, sampel B turun sebesar 27,36% dan sampel C turun sebesar 29,77%. 2. Untuk jenis tanah yang sama (pasir berlanau) pada kondisi kering memiliki kuat geser yang lebih besar daripada kondisi basah, demikian pula untuk jenis tanah pasir berkerikil. Sehingga kemungkinan terjadinya longsor yang lebih sering yaitu pada kondisi basah. 3.. Untuk jenis tanah yang sama (pasir berlanau) dapat diperoleh pada kondisi sampel kering memiliki c dan φ yang lebih besar daripada kondisi sampel basah. Dalam hal ini kondisi air

Contoh Tanah

Kondisi

Kering

Celebes Formation

Basah

Sampel A1 A2 A3 Rata-rata B1 B2 B3 Rata-rata C1 C2 C3 Rata-rata A1 A2 A3 Rata-rata B1 B2 B3 Rata-rata C1 C2 C3 Rata-rata

Kuat Geser (s) 0,2214 0,2214 0,2209 0,2212 0,2188 0,2156 0,2191 0,2178 0,2218 0,2250 0,2273 0,2247 0,1542 0,1600 0,1551 0,1564 0,1591 0,1596 0,1560 0,1582 0,1601 0,1542 0,1591 0,1578

hujan dilapangan akan mengurangi parameter kuat geser tanah. 4. Hubungan antara kohesi (c) dan sudut gesek dalam (φ) dengan kuat geser tanah (s) bahwa semakin besar nilai c dan φ maka semakin besar pula nilai kuat geser tanah (s). 6. Daftar Pustaka Bowles, Joseph.E., 1991, Sifat-Sifat dan Geoteknis Tanah (Mekanika Tanah), Edisi Kedua, Terjemahan Dalam Bahasa Indonesia, Erlangga, Jakarta. Das, Braja.M, 1998, Mekanika Tanah (Prinsip – Prinsip Rekayasa Geoteknis), Jilid 1, Terjemahan Dalam Bahasa Indonesia, Erlangga, Jakarta. Dunn, I.S.,1992, Dasar – Dasar Analisis Geoteknik, Cetakan Pertama, Terjemahan Dalam Bahasa Indonesia, IKIP Semarang Press, Semarang. Hardiyatmo, H.C, 1992, Mekanika Tanah 1, Edisi Kedua, Gramedia Pustaka, Jakarta.


33


Pacific Consultants International, 1998, Feasibility Study For Tawaeli – Toboli Road Draft Final Report Volume III. Smith, M.J.,1984, Mekanika Tanah, Edisi Keempat, Terjemahan Dalam Bahasa Indonesia, Erlangga, Jakarta. Soedarmo G. Djatmiko, 1993, Mekanika Tanah 2, Kanisius, Yogyakarta.

Wesley, L.D., 1977, Mekanika Tanah, Badan Penerbit Pekerjaan Umum, Cetakan Ke6, Jakarta. Ucapan Terima Kasih Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada Bambang Rahardjo yang telah membantu penulis dalam penelitian ini, khususnya dalam pengambilan data.


34

PENGARUH PEMBASAHAN BERULANG TERHADAP PARAMETER KUAT GESER TANAH LONGSORAN RUAS JALAN TAWAELI TOBOLI

Recommend Documents